美贏環保解析光催化氧化法作用原理及影響因素
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發布日期：2022-04-10
所謂光化學反應，就是在光的作用下進行的化學反應。在自然環境中有一部分近紫外光(190~400nm)，他們極易被有機污染物吸收、在有活性物質存在時就會發生強烈的光化學反應使有機物降解。天然水體中存在大量的活性物質，如氧氣、親核劑·OH以及有機還原物質等、因此在光照的河水、海水表面發生著復雜的光化學反應。光降解通常指有機物在光作用下、逐步氧化成低分子中間產物，最終生成二氧化碳、水及其他離子(如NO3 、 PO4、鹵素等)。利用光化學反應治理污染，包括無催化劑和有催化劑參與的光化學氧化前者多采用臭氧和過氧化氫等作氧化劑。在紫外線的照射下使污染物氧化分解;后者又稱為光催化氧化、一般可分為均相和多相(非均相)催化兩種類型
1、光催化氧化法的作用機理
光催化反應原理是以半導體能帶理論為基礎的。半導體粒子一般由填滿電子的低能價帶(valence band，VB)和空的高能導帶(conduction band，CB)構成，價帶和導帶之間存在禁帶(Eg)。當用能量等于或大于禁帶寬度(hv>Eg)的光照射時，半導體價帶上的電子可被激發躍遷到導帶，同時在價帶上產生相應的空穴，這樣就在半導體內部生成電子(e-)空穴(h+)對?？昭ň哂泻軓姷难趸钚?，能夠與溶液中的氫氧根離子和水分子反應生成羥基自由基，然后羥基自由基進一步與污染物反應，將污染物降解成二氧化碳和無機物;而光電子則與溶液中的溶解O2 發生還原反應，生成過氧化氫，過氧化氨與污染物反應生成水分子和無機物。Fujishima A和Honda K于1972年首先發現了 TiO2在光照條件下可將水分解為H2和O2，使這一技術被迅速應用于廢水治理中，已有大量研究證明眾多難降解有機物在光催化氧化的作用下可有效去除或降解。
2.光催化氧化技術影響因素
(1)光催化劑類型、粒徑與用量般選用銳鈦礦型TO2作光催化劑;粒徑越小、反應速率越大;催化劑用量，一般認為在2~4g/L較合適。
(2)光源強度與光照同等波長下，一般光越強，效率越高;同等光強下，一般波長罐短，效率越高。
(3)溶液pH值不同類型、不同結構的污染物降解有各自的最適pH值。
(4)污染物初始濃度光催化劑對污染物的降解都有一個最適宜初始濃度，濃度過高會存在一個競爭的關系。
(5)氯化劑和還原劑 O2、H2O2、O3、等均是良好的電子捕獲劑，能有效使電子和空穴分離，提高催化效率;廢水中CI-、NO2- 、SO42-、PO43-能與有機物競爭穴，將會顯著降低光催化效率。尤其PO43-對光催化效率影響很大。
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